No Slide Title

BAB VKETIDAK SEMPURNAAN FASA PADATTujuan Pembelajaran :Mahasiswa dapat mengetahui pengertian dari setiap Cacat pada Padatan Kristalin.Mahasiswa dapat memahami prinsip Material Non KristalinKetidaksempurnaan Fasa PadatKebanyakan kristal memiliki cacat. Adanya ketidak sempurnaan pada sifat-sifat bahan dan cacat ini digunakan dalam mendapatkan sifat-sifat tertentu bagi bahan padat.cacat pada kristal ialah ketidaksamaan dalam susunan struktur kristal yang diklasifikasikan berdasarkan geometri/dimensi cacat tersebut.cacat tersebut antara lain : cacat titik (point defects), cacat Garis (linear defects), dan cacat muka (interfacial defects).Ketidak Sempurnaan Fasa PadatCacat Titik: cacat titik pada kristal terdiri dari kekosongan (vacancies), Interstisi-Diri (self-interstitial) .Kekosongan ialah ruang yang terbentuk karena adanya atom yang hilang dari struktur kristal yang terjadi sewaktu pembentukan padatan atau disebabkan oleh getaran atom.Interstisi-Diri ialah sebuah atom dari bahan kristal yang berdesakan ke dalam sisi interstisi, yaitu ruang kosong kecil dimana dalam kondisi normal tidak diisi atom.interstisi diri mengakibatkan distorsi yang relatif besar di sekitar kisi karena atom interstisi lebih besar dari ruang interstisi. Karena itu pembentukan cacat ini kemungkinannya kecil, dan juga konsentrasinya kecil, dimana konsentrasinya jauh lebih kecil dari cacat vakansi.4Ketidak Sempurnaan Fasa Padat5

Gambar menunjukkan cacat kekosongan dan Interstisi-Diri pada kristal logamInterstisi-DiriKekosonganKetidak Sempurnaan Fasa PadatBilangan kekosongan seimbang (Nv) untuk kuantiti tertentu bahan bergantung pada suhu dan bertambah dengan kenaikan suhu.

dimana :N = jumlah total sisi Qv = energi yang diperlukan untuk membentuk vakansi T = temperatur mutlak, K k = konstanta Boltzmqan = 1,38 x 10-23 J/atom-K = 8,62 x 10-5 eV/atom-KContoh SoalHitunglah angka kesetimbangan vakansi per meter kubik untuk tembaga pada suhu 1000 0C. Energi pembentukan vakansi adalah 0,9 eV/atom; berat atom dan kerapatannya (pada 1000 0C) masing-masing adalah 63,5 g/mol dan 8,4 g/cm3.Jawaban :Pertama-tama tentukan harga N, jumlah sisi atom per meter kubik untuk tembaga dari berat atomnya Acu, kerapatannya , dan bilangan Avogadro NA, sesuai dengan:

= 8,0 x 1028 atom/m3 Impuritas Pada Bahan Padat Impuritas adalah atom asing yang hadir pada material. Logam murni yang hanya terdiri dari satu jenis atom adalah tidak mungkin. Penambahan atom impuritas ke logam akan mengakibatkan pembentukan larutan padat dan/atau fasa kedua yang baru, tergantung pada jenis impuritas, konsentrasi dan temperatur paduan. Larutan Padat Larutan padat terbentuk ketika atom solute ditambahkan ke material induk, struktur kristal tetap dijaga, dan tidak ada struktur baru yang terbentuk. Cacat titik impuritas dijumpai dalam dua jenis: Substitusi (penggantian suatu atom dengan atom lain)Interstisi ( Atom yang lebih kecil di kelilingi oleh atom yang lebih besar)Ketidak Sempurnaan Fasa Padat

Atom benda asing menggantikan atom asal.Atom benda asing pada ruang kosong antara atom asal.Ketidak Sempurnaan Fasa PadatAturan Hume-Rothery: Aturan untuk menentukan bilangan atom bahan terlarut yang dapat larut dalam pelarut.Faktor Ukuran Atom - jika perbedaan jari-jari atom antara pelarut dan bahan terlarut kurang 15%, larutan padat dapat dibentuk dengan mudah. Kalau tidak ,atom bahan terlarut akan menyebabkan celah besar pada bahan dan membentuk fasa lain.Struktur kristal - untuk mendapatkan larutan padat yang besar struktur kristal anara 2 logam yang di campurkan harus sama.Ketidak Sempurnaan Fasa PadatKeelektronegatifan - Jika suatu unsur lebih elektronegatif dan yang satu lagi lebih elektropositif, kemungkinan atom-atom unsur membentuk ikatan antara logam (intermetallic compound) lebih tinggi di bandingkan larutan padat subtitusi.Valensi - jika faktor yang lain sama, logam mempunyai kecenderungan untuk melarutkan logam lain yang mempunyai valensi yang lebih tinggi di bandingkan dengan valensi yang lebih rendah.ketidak sempurnaan fasa padatContoh larutan padat : kuprum + nikel: kedua unsur ini dapat larut sepenuhnya satu sama lain pada semua kadar.Faktor-faktor aturan Hume-Rothery dipenuhi oleh kuprum dan nikel karena :Jari jari atom: RCu= 0.128nm, RNi = 0.125nm Struktur kristal: Cu = FCC, Ni = FCCKeelektronegatifan: Cu = 1.9, Ni = 1.8valensi: Cu = +1, Ni = +2Ketidak Sempurnaan Fasa PadatAtom benda asing dalam larutan padat Interstisi memenuhi ruang kosong antara atom asal.Kepekatan maksimum atom benda asing dalam larutan padat Interstisi ini rendah (kurang dari 10%). Biasanya atom benda asing ini lebih besar daripada ruang kosong antara atom asal.Contoh larutan padat Interstisi : besi + karbon.Kepekatan maksimum karbon yang dapat masuk ke dalam larutan padat besi ialah sekitar 2%. Jika jari = jari atom karbon di bandingkan dengan besi sangat kecil. RC = 0.071 nm, RFe = 0.124 nm.Dislokasi Cacat Linier Dislokasi adalah cacat linier atau satu dimensi dimana didekatnya beberapa atom tidak segaris. Ada 3 jenis dislokasi yaitu : Dislokasi sisi, Dislokasi ulir dan Dislokasi campuran. Dislokasi sisi/pnggir adalah terdapatnya bidang atom ekstra atau setengah bidang, dimana sisinya terputus di dalam kristal.

Dislokasi sisi disimbolkan dengan __ . Dislokasi ulirTerbentuk karena gaya geser yang diberikan menghasilkan distorsi seperti yang ditunjukkanDislokasi ulir disimbolkan dengan

Dislokasi CampuranJika pada material dijumpai kedua jenis dislokasi diatas (dislokasi sisi/pinggir dan dislokasi ulir), maka disebut material yang mempunyai dislokasi campuran Cacat Antar MukaCacat antar muka adalah batas yang mempunyai dua dimensi yang biasanya memisahkan daerah-daerah pada material yang mempunyai struktur kristal dan/atau orientasi kristalografi yang berbeda.Cacat jenis ini antara lain: Permukaan luar, Batas butir, Batas kembar, Permukaan Luar : adalah cacat dengan atom permukaan tidak terikat pada jumlah maksimum atom jika dibandingkan dengan atom-atom lain yang berada di tengah.Permukaan Luar Atom-atom permukaan tidak terikat ke semua atom terdekat, dan karenanya akan mempunyai tingkat energi yang lebih tinggi daripada atom-atom di bagian dalam.Untuk menurunkan energi ini, pada material jika memungkinkan cendrung meminimalkan luas permukaan total. Contohnya setetes air cenderung untuk membuat permukaan lengkung/sfera.Batas ButirBatas butir memisahkan dua butir atau kristal kecil yang mempunyai orientasi kristalografi yang berbeda pada material polikristal

Batas KembarBatas kembar adalah batas butir tipe khusus dimana terdapat simetri kisi cermin, yaitu atom-atom pada sebuah sisi batas berada pada posisi cermin dari atom-atom pada sisi lainnya

Adalah cacat yang ada pada semua material padat dimana cacat ini lebih besar dari yang sudah dibicarakan seperti pori, retak, inklusi benda asing dan fasa-fasa lainnya. Cacat-cacat ini timbul biasanya selama tahap-tahap proses dan pabrikasi. CACAT BULK ATAU VOLUME